Sismoloji - Seismology

Vikipedi, özgür ansiklopedi

Deprem ( / s z m ɒ l ə i / , gelen eski Yunanca σεισμός ( seismós "deprem" ve -λογία (anlamına gelir) -logía "çalışma" anlamına gelir)) bilimsel çalışmasıdır deprem ve yayılma elastik dalgalar aracılığıyla Dünya'ya veya diğer gezegen benzeri organları aracılığıyla. Alanı da çalışmaları içeren deprem çevresel etkiler gibi Tsunamilerin yanı sıra çeşitli sismik kaynakları , patlama gibi volkanik yapısal glasiyal, akarsu, okyanus atmosferik olarak ve yapay işlemler. Geçmiş depremlerle ilgili bilgileri çıkarmak için jeolojiyi kullanan ilgili bir alan paleosismolojidir . Zamanın bir fonksiyonu olarak Dünya hareketinin kaydına sismogram denir . Bir sismolog, sismoloji alanında araştırma yapan bir bilim insanıdır.

Tarih

Depremlere olan bilimsel ilgi antik çağlara kadar izlenebilir. Depremlerin doğal nedenleri üzerine ilk spekülasyonlar, Thales of Miletus (yaklaşık 585 BCE), Anaximenes of Miletus (c. 550 BCE), Aristotle (c. 340 BCE) ve Zhang Heng (132 CE) yazılarına dahil edildi .

132 CE'de, Çin Han hanedanından Zhang Heng, bilinen ilk sismoskopu tasarladı .

17. yüzyılda Athanasius Kircher , depremlerin Dünya'nın içindeki bir kanal sistemi içindeki ateşin hareketinden kaynaklandığını savundu. Martin Lister (1638 - 1712) ve Nicolas Lemery (1645 - 1715), depremlerin yeryüzündeki kimyasal patlamalardan kaynaklandığını öne sürdüler .

1755 Lizbon depremi Avrupa'da bilimin genel çiçeklenme rastlayan, hareket halindeki seti depremlerin davranış ve nedenselliği anlayabilmek için bilimsel girişimleri yoğunlaştı. İlk tepkiler, John Bevis (1757) ve John Michell (1761) tarafından yapılan çalışmaları içerir . Michell, depremlerin Dünya'da ortaya çıktığını ve "kaya kütlelerinin yüzeyin millerce altına kaymasının" neden olduğu hareket dalgaları olduğunu belirledi.

Robert Mallet , 1857'den itibaren enstrümantal sismolojinin temelini attı ve patlayıcılar kullanarak sismolojik deneyler yaptı. Ayrıca "sismoloji" kelimesinin türetilmesinden de sorumludur.

1897'de Emil Wiechert'in teorik hesaplamaları, onu, Dünya'nın iç kısmının bir demir çekirdeği çevreleyen bir silikat örtüden oluştuğu sonucuna varmasına yol açtı .

1906'da Richard Dixon Oldham , sismogramlarda P dalgalarının , S dalgalarının ve yüzey dalgalarının ayrı ayrı gelişini tespit etti ve Dünya'nın merkezi bir çekirdeğe sahip olduğuna dair ilk açık kanıtı buldu.

1909'da modern sismolojinin kurucularından Andrija Mohorovičić , Mohorovičić süreksizliğini keşfetti ve tanımladı . Genellikle "Moho süreksizliği" veya olarak anılacaktır "Moho," o arasındaki sınır olan Dünya 'nın kabuğunun ve manto . Değişen kaya yoğunluklarından geçerken sismolojik dalgaların hızındaki belirgin değişim ile tanımlanır.

1910 yılında Nisan çalıştıktan sonra 1906 San Francisco depremi , Harry Fielding Reid "öne sürdüğü elastik geri tepme teorisini Modern tektonik çalışmalar için temel kalıntıları". Bu teorinin gelişimi, elastik materyallerin davranışı ve matematikte önceki bağımsız çalışma akışlarının kayda değer ilerlemesine bağlıydı.

1926'da Harold Jeffreys , deprem dalgaları üzerine yaptığı araştırmaya dayanarak, mantonun altında, Dünya'nın çekirdeğinin sıvı olduğunu iddia eden ilk kişiydi .

1937'de Inge Lehmann , Dünya'nın sıvı dış çekirdeğinde katı bir iç çekirdek olduğunu belirledi .

1960'lara gelindiğinde, yer bilimi, sismik olayların ve jeodezik hareketlerin nedenselliğine dair kapsamlı bir teorinin, artık köklü levha tektoniği teorisinde bir araya geldiği noktaya kadar gelişti .

Sismik dalga türleri

Sık dikey gezintilere sahip üç çizgi.
Yer hareketinin üç bileşenini gösteren sismogram kayıtları. Kırmızı çizgi, P dalgalarının ilk gelişini gösterir; yeşil çizgi, daha sonra S dalgalarının gelişi.

Sismik dalgalar, katı veya akışkan malzemelerde yayılan elastik dalgalardır . Malzemelerin içinden geçen vücut dalgalarına bölünebilirler ; malzemeler arasında yüzeyler veya arayüzler boyunca hareket eden yüzey dalgaları ; ve normal modlar , bir tür duran dalga.

Vücut dalgaları

İki tür vücut dalgası vardır, basınç dalgaları veya birincil dalgalar (P dalgaları) ve kayma veya ikincil dalgalar ( S dalgaları ). P dalgaları , dalganın hareket ettiği yönde sıkıştırma ve genişlemeyi içeren uzunlamasına dalgalardır ve katılar arasında en hızlı hareket eden dalgalar oldukları için her zaman bir sismogramda görünen ilk dalgalardır. S dalgaları , yayılma yönüne dik olarak hareket eden enine dalgalardır . S dalgaları P dalgalarından daha yavaştır. Bu nedenle, bir sismogramdaki P dalgalarından daha sonra görünürler. Sıvılar, düşük kesme mukavemetleri nedeniyle enine elastik dalgaları destekleyemez, bu nedenle S dalgaları yalnızca katılarda hareket eder.

Yüzey dalgaları

Yüzey dalgaları, Dünya yüzeyiyle etkileşime giren P ve S dalgalarının sonucudur. Bu dalgalar dağınıktır , yani farklı frekansların farklı hızları vardır. İki ana yüzey dalgası türü, hem sıkıştırma hem de kesme hareketlerine sahip Rayleigh dalgaları ve tamamen kayma olan Love dalgalarıdır . Rayleigh dalgaları, P dalgalarının ve dikey olarak polarize S dalgalarının yüzeyle etkileşiminden kaynaklanır ve herhangi bir katı ortamda var olabilir. Aşk dalgaları, yüzeyle etkileşime giren yatay polarize S dalgalarından oluşur ve ancak, sismolojik uygulamalarda her zaman olduğu gibi katı bir ortamda derinlikle elastik özelliklerde bir değişiklik olması durumunda var olabilir. Yüzey dalgaları, P dalgaları ve S dalgalarından daha yavaş hareket eder çünkü bunlar, Dünya'nın yüzeyiyle etkileşime girmek için dolaylı yollar boyunca hareket eden bu dalgaların sonucudur. Dünya yüzeyi boyunca hareket ettikleri için, enerjileri vücut dalgalarından daha az hızlı bozulur (1 / mesafe 2'ye karşı 1 / mesafe 3 ) ve bu nedenle yüzey dalgalarının neden olduğu sarsıntı genellikle vücut dalgalarından daha güçlüdür ve birincil yüzey dalgaları genellikle deprem sismogramları üzerindeki en büyük sinyallerdir. Yüzey dalgaları, sığ bir depremde veya yüzeye yakın bir patlamada olduğu gibi kaynakları yüzeye yakın olduğunda güçlü bir şekilde heyecanlanır ve derin deprem kaynakları için çok daha zayıftır.

Normal modlar

Hem vücut hem de yüzey dalgaları hareket eden dalgalardır; ancak, büyük depremler aynı zamanda tüm Dünya'nın yankılanan bir zil gibi "çınlamasını" da sağlayabilir. Bu zil, farklı frekanslara ve yaklaşık bir saat veya daha kısa sürelere sahip normal modların bir karışımıdır . Çok büyük bir depremin neden olduğu normal modda hareket, olaydan bir ay sonrasına kadar gözlemlenebilir. Normal modların ilk gözlemleri 1960'larda, yüksek sadakat araçlarının ortaya çıkışı, 20. yüzyılın en büyük iki depremi, 1960 Valdivia depremi ve 1964 Alaska depremi ile aynı zamana denk geldiğinden yapılmıştır . O zamandan beri, Dünya'nın normal modları bize Dünya'nın derin yapısı üzerindeki en güçlü kısıtlamalardan bazılarını verdi.

Depremler

Depremlerle ilgili bilimsel çalışmadaki ilk girişimlerden biri 1755 Lizbon depremini takip etti. Sismoloji bilimindeki büyük gelişmeleri teşvik eden diğer önemli depremler arasında 1857 Basilicata depremi , 1906 San Francisco depremi, 1964 Alaska depremi, 2004 Sumatra-Andaman depremi ve 2011 Büyük Doğu Japonya depremi bulunmaktadır .

Kontrollü sismik kaynaklar

Patlamalar veya titreşimli kontrollü kaynaklar tarafından üretilen sismik dalgalar , jeofizikte yer altı keşiflerinin birincil yöntemlerinden biridir ( indüklenmiş polarizasyon ve manyetotelürik gibi birçok farklı elektromanyetik yönteme ek olarak ). Petrol taşıyan kayalarda , faylarda , kaya türlerinde ve uzun süre gömülü dev meteor kraterlerinde tuz kubbeleri , antiklinaller ve diğer jeolojik tuzakları haritalamak için kontrollü kaynaklı sismoloji kullanılmıştır . Örneğin , dinozorların neslinin tükenmesine neden olan bir etkinin neden olduğu Chicxulub Krateri , Kretase-Paleojen sınırındaki ejekta analiz edilerek Orta Amerika'da yerelleştirildi ve daha sonra petrolden sismik haritalar kullanılarak var olduğu fiziksel olarak kanıtlandı. keşif .

Sismik dalgaların tespiti

Kuzey İzlanda yaylasında geçici bir sismik istasyon için kurulum.

Sismometreler , elastik dalgalardan kaynaklanan Dünya'nın hareketini algılayan ve kaydeden sensörlerdir. Sismometreler, Dünya yüzeyine, sığ tonozlara, sondaj deliklerine veya su altına yerleştirilebilir . Sismik sinyalleri kaydeden eksiksiz bir enstrüman paketine sismograf denir . Sismograf ağları, küresel depremlerin ve diğer sismik aktivite kaynaklarının izlenmesini ve analizini kolaylaştırmak için sürekli olarak dünya çapında yer hareketlerini kaydeder. Depremlerin hızlı yeri tsunami uyarılarını mümkün kılar çünkü sismik dalgalar tsunami dalgalarından çok daha hızlı hareket eder. Sismometreler ayrıca, deprem dışı kaynaklardan patlamalardan (nükleer ve kimyasal), rüzgar veya antropojenik faaliyetlerden yerel gürültüye, okyanus dalgalarının (küresel mikrosizma ) neden olduğu okyanus tabanında ve kıyılarda üretilen aralıksız sinyallere ve kriyosferik olaylara kadar değişen sinyalleri kaydeder. büyük buzdağları ve buzullarla ilişkilidir. 4,2 × 10 13 J (on kiloton TNT patlamasıyla salınan enerjiye eşdeğer) kadar yüksek enerjili okyanus üstü meteor çarpmaları , bir dizi endüstriyel kaza ve terörist bombaları ve olayları (bir alan) sismograflar tarafından kaydedilmiştir. adli sismoloji olarak anılan çalışma ). Küresel sismografik izleme için önemli bir uzun vadeli motivasyon, nükleer testlerin tespiti ve çalışması olmuştur .

Dünyanın içini haritalama

Eşmerkezli kabukları ve eğri yolları içeren diyagram
Sismik dalgalarla örneklenen Dünya'nın iç kısmındaki sismik hızlar ve sınırlar

Sismik dalgalar, Dünya'nın iç yapısıyla etkileşime girdiklerinde genellikle verimli bir şekilde yayıldığından, gezegenin içini incelemek için yüksek çözünürlüklü, invaziv olmayan yöntemler sağlarlar. En eski önemli keşiflerden biri (1906'da Richard Dixon Oldham tarafından önerilen ve 1926'da Harold Jeffreys tarafından kesin olarak gösterilen) dünyanın dış çekirdeğinin sıvı olduğuydu. S dalgaları sıvılardan geçmediğinden, sıvı çekirdek, doğrudan S dalgalarının gözlenmediği depremin karşısındaki gezegenin tarafında bir "gölge" ye neden olur. Ek olarak, P dalgaları dış çekirdekte mantodan çok daha yavaş ilerler.

Sismik tomografi kullanarak birçok sismometreden okumaları işleyen sismologlar, dünyanın mantosunu birkaç yüz kilometre çözünürlüğe kadar haritalandırdılar. Bu, bilim adamlarının konveksiyon hücrelerini ve çekirdek-manto sınırına yakın büyük, düşük kesme hızı bölgeleri gibi diğer büyük ölçekli özellikleri tanımlamasını sağlamıştır .

Sismoloji ve toplum

Deprem tahmini

Gelecekteki bir sismik olayın olası bir zamanlamasını, yerini, büyüklüğünü ve diğer önemli özelliklerini tahmin etmeye deprem tahmini denir . VAN yöntemi de dahil olmak üzere, sismologlar ve diğerleri tarafından kesin deprem tahminleri için etkili sistemler oluşturmak için çeşitli girişimlerde bulunuldu . Çoğu sismolog, bireysel depremler için zamanında uyarılar sağlayacak bir sistemin henüz geliştirilmediğine inanmıyor ve birçoğu, böyle bir sistemin yaklaşmakta olan sismik olaylara karşı yararlı bir uyarı vermesinin olası olmadığına inanıyor. Bununla birlikte, daha genel tahminler rutin olarak sismik tehlikeyi öngörür . Bu tür tahminler, belirli bir zaman aralığında belirli bir konumu etkileyen belirli bir büyüklükteki bir depremin olasılığını tahmin eder ve deprem mühendisliğinde rutin olarak kullanılır .

İtalyan yetkililerin 5 Nisan 2009'da İtalya'nın L'Aquila kentinde 6,3 büyüklüğündeki bir depremle bağlantılı olarak altı sismolog ve bir hükümet görevlisini adam öldürmekle suçlamasının ardından deprem tahminiyle ilgili kamuoyu tartışması patlak verdi . İddianame, depremi önceden kestirememekle ilgili olarak geniş bir iddianame olarak algılandı ve Amerikan Bilim İlerleme Derneği ve Amerikan Jeofizik Birliği'nden kınama cezası aldı . İddianamede, depremden bir hafta önce L'Aquila'da düzenlenen özel bir toplantıda bilim adamlarının ve yetkililerin deprem riski ve hazırlıklı olma konusunda yeterli bilgi vermekten çok nüfusu yatıştırmakla ilgilendikleri iddia ediliyor.

Mühendislik sismolojisi

Mühendislik sismolojisi, sismolojinin mühendislik amaçları için incelenmesi ve uygulanmasıdır. Genellikle deprem mühendisliği amacıyla bir sahanın veya bölgenin sismik tehlikesinin değerlendirilmesi ile ilgilenen sismoloji dalına uygulanır. Bu nedenle, yer bilimi ve inşaat mühendisliği arasında bir bağlantıdır . Mühendislik sismolojisinin iki ana bileşeni vardır. Birincisi, bir bölgede meydana gelebilecek depremleri, özelliklerini ve oluşum sıklığını değerlendirmek için deprem tarihini (örn. Tarihsel ve araçsal sismisite katalogları) ve tektoniği incelemek . İkinci olarak, benzer özelliklere sahip gelecekteki depremlerden beklenen sarsıntıyı değerlendirmek için depremlerin oluşturduğu güçlü yer hareketlerinin incelenmesi. Bunlar, kuvvetli yer hareketlerinin ya gözlemler olabilir akselerometre veya sismometre veya sonra sık sık yere hareket tahmini denklem (veya yer hareketi modellerde) geliştirmek için kullanılan çeşitli teknikler kullanılarak bilgisayarlar tarafından simüle o [1] .

Araçlar

Sismolojik aletler büyük miktarda veri oluşturabilir. Bu tür verileri işlemeye yönelik sistemler şunları içerir:

Önemli sismologlar

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

Dış bağlantılar